【技术实现步骤摘要】
本申请涉及环境感知，尤其涉及一种烟气等速采样装置及方法。
技术介绍
1、为了对排放管道的烟气进行检查，在排放管道内设置了样气管，以负压的形式连续不断地抽取烟气氧气。测定排气烟尘浓度一般采用等速采样法，即烟气进入样气管的采样速度应与排放管道内的烟气流速等速。采样速度大于或小于烟气流速都将造成测定误差。排放管道内的烟气流速与样气管内的采样速度的情况如图1、图2和图3所示，各图中的箭头代表烟气的流动方向。如图1所示，当采样速度vn大于烟气流速vs时，采样管边缘以外的烟尘容易在惯性的作用下进入采样管，导致测量结果偏低。如图2所示，当采样速度vn小于烟气流速vs时，采样管边缘以内的烟尘容易在惯性的作用下漏出采样管，导致测量结果偏高，如图3所示，采样速度vn与烟气流速vs等速时，才能保证烟气浓度检测结果的正确性。
2、相关技术方案中，测量得到实际的烟气流速和采样速度，若二者速度不一致时，通过控制比例阀的开阀度，以达到等速采样的目的。比例阀的开阀度一般是通过改变电流大小的方式来实现的。该技术方案需要通过不断地计算二者速度的差值，以此不断地增加或者减小电流，导致实现等速采样的过程较长。同时，如果现场测量装置安装不规范，比如存在涡流等，烟气流速不稳定，也会给等速采样带来影响。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种烟气等速采样装置及方法，能够快速实现等速采样。
2、基于上述目的，本申请提供一种烟气等速采样装置，装置包括：
3、烟气测量模块，用于获取烟道内的当前
4、样气测量模块，包括射流泵和测量室，用于获取样气进入测量室时的当前采样速度；
5、控制模块，分别与烟气测量模块和样气测量模块连接，用于若当前采样速度与当前烟气流速不一致时，根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据当前烟气流速，调整射流泵的进气压力值；
6、压力调节模块，分别与射流泵和控制模块连接，用于根据调整后的射流泵的进气压力值，调节射流泵的进气压力，以使当前采样速度与所述当前烟气流速等速。
7、进一步的，烟气测量模块包括差压变送器和皮托管，差压变送器的两端分别与皮托管的静压端和总压端相连，差压变送器监测皮托管两端的当前压力值，并将当前压力值转换为电信号输出至控制模块，控制模块根据皮托管两端的当前压力，利用伯努利定理得到烟道内的当前烟气流速；
8、样气测量模块包括差压单元，差压单元测量测量室进气口的当前压力差，并将当前压力差转换为电信号输出至控制模块，控制模块根据测量室进气口的当前压力差，利用伯努利定理得到测量室内的当前采样速度。
9、进一步的，控制模块包括模型构建单元，用于设置采样速度与烟气流速相等，在不同烟气流速的测试条件下，测量得到对应的测量室进气口的多个压力差测试值，以及射流泵的多个进气压力测试值，基于多个压力差测试值和多个进气压力测试值，根据最小二乘法构建得到测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型，进而得到采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型。
10、进一步的，测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型表示为：
11、；
12、其中，δp表示测量室进气口的压力差值，p表示射流泵的进气压力，a、b、d表示参数；
13、采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型为：
14、；
15、其中，c为皮托管系数，v表示采样速度，ρ0表示常温状态下的空气密度。
16、进一步的，若当前烟气流速大于2.5m/s时，控制模块将当前烟气流速代入采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，得到射流泵调整后的进气压力值，压力调节模块根据调整后的进气压力值，调节射流泵的进气压力，以使当前采样速度与当前烟气流速等速；
17、当压力调节模块调整射流泵的进气压力后，样气测量模块获取样气进入测量室时的第一采样速度测量值，控制模块计算当前烟气流速与第一采样速度测量值之间的等速跟踪吸引误差，若等速跟踪吸引误差大于等于第一误差阈值时，判定管路漏气或者差压单元的芯片损耗，若等速跟踪吸引误差小于第一误差阈值且大于标准误差时，控制模块通过比例微积分控制方式调节射流泵的进气压力值，以使等速跟踪吸引误差在标准误差之内。
18、进一步的，若当前烟气流速小于等于2.5m/s时，控制模块设置当前采样速度为2.5m/s，并将2.5m/s代入采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，得到射流泵调整后的进气压力值，压力调节模块根据调整后的进气压力值，调节射流泵的进气压力；
19、当压力调节模块调整射流泵的进气压力后，样气测量模块获取样气进入测量室时的第二采样速度测量值，控制模块计算第二采样速度测量值与2.5m/s之间的等速跟踪吸引误差，若等速跟踪吸引误差大于等于第二误差阈值时，判定管路漏气或者差压单元的芯片损耗，若等速跟踪吸引误差小于第二误差阈值且大于标准误差时，控制模块通过比例微积分控制方式调节射流泵的进气压力值，以使等速跟踪吸引误差在标准误差之内。
20、进一步的，采样装置还包括三通接头和比例控制阀，三通接头的第一端与测量室连接，第二端与所述射流泵连接，第三端与比例控制阀连接，所述比例控制阀与外面大气相通，设置射流泵的进气压为一恒定值，若当前采样速度与当前烟气流速不一致时，控制模块根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据当前烟气流速和射流泵的进气压恒定值，确定外面大气的进入量值，比例控制阀根据大气的进入量值控制外面大气的进入量。
21、进一步的，模型构建单元还根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据射流泵的进气压恒定值，得到采样速度v(q)与大气的进入量值q的关系模型为：
22、；
23、其中，p0表示射流泵的进气压恒定值，a、b、d表示参数，表示三通接头第三端的横截面积。
24、基于上述目的，本申请提供一种烟气等速采样方法，该方法应用于如上所述的烟气等速采样装置，该方法包括：
25、获取烟道内的当前烟气流速；
26、获取样气进入测量室时的当前采样速度；
27、若当前采样速度与当前烟气流速不一致时，根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据当前烟气流速，调整射流泵的进气压力值；
28、根据调整后的进气压力值，调节射流泵的进气压力，以使当前采样速度与当前烟气流速等速。
29、进一步的，采样装置还包括三通接头和比例控制阀，三通接头的第一端与测量室连接，第二端与所述射流泵连接，第三端与比例控制阀连接，所述比例控制阀与外面大气相通，方法包括：
30、设置射流泵的进气压为一恒定值，若当前采样速度与当前烟气流速不一致时，根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据当前烟气流速和射流泵的进气压恒定值，确定外面大气的进入量值。
31、本申请能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烟气等速采样装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述烟气测量模块包括差压变送器和皮托管，所述差压变送器的两端分别与所述皮托管的静压端和总压端相连，所述差压变送器监测皮托管两端的当前压力值，并将当前压力值转换为电信号输出至控制模块，所述控制模块根据皮托管两端的当前压力，利用伯努利定理得到烟道内的当前烟气流速：
3.如权利要求2所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述控制模块包括模型构建单元，用于设置采样速度与烟气流速相等，在不同烟气流速的测试条件下，测量得到对应的测量室进气口的多个压力差测试值，以及射流泵的多个进气压力测试值，基于多个压力差测试值和多个进气压力测试值，根据最小二乘法构建得到测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型，进而得到采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型。
4.如权利要求3所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型表示为：
5.如权利要求4所述的烟气等速采样装置，其特征在于，若所述当前烟
6.如权利要求4所述的烟气等速采样装置，其特征在于，若所述当前烟气流速小于等于2.5m/s时，所述控制模块设置当前采样速度为2.5m/s，并将2.5m/s代入采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，得到射流泵调整后的进气压力值，所述压力调节模块根据调整后的进气压力值，调节射流泵的进气压力；
7.如权利要求6所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括三通接头和比例控制阀，所述三通接头的第一端与测量室连接，第二端与所述射流泵连接，第三端与所述比例控制阀连接，所述比例控制阀与外面大气相通，设置所述射流泵的进气压为一恒定值，若当前采样速度与当前烟气流速不一致时，所述控制模块根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据当前烟气流速和射流泵的进气压恒定值，确定外面大气的进入量值，所述比例控制阀根据大气的进入量值控制外面大气的进入量。
8.如权利要求7所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述模型构建单元还根据采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，以及根据射流泵的进气压恒定值，得到采样速度V(Q)与大气的进入量值Q的关系模型为：
9.一种烟气等速采样方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-8任一所述的烟气等速采样装置，所述方法包括：
10.如权利要求9所述的烟气等速采样方法，其特征在于，所述采样装置还包括三通接头和比例控制阀，所述三通接头的第一端与测量室连接，第二端与所述射流泵连接，第三端与所述比例控制阀连接，所述比例控制阀与外面大气相通，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种烟气等速采样装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述烟气测量模块包括差压变送器和皮托管，所述差压变送器的两端分别与所述皮托管的静压端和总压端相连，所述差压变送器监测皮托管两端的当前压力值，并将当前压力值转换为电信号输出至控制模块，所述控制模块根据皮托管两端的当前压力，利用伯努利定理得到烟道内的当前烟气流速：
3.如权利要求2所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述控制模块包括模型构建单元，用于设置采样速度与烟气流速相等，在不同烟气流速的测试条件下，测量得到对应的测量室进气口的多个压力差测试值，以及射流泵的多个进气压力测试值，基于多个压力差测试值和多个进气压力测试值，根据最小二乘法构建得到测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型，进而得到采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型。
4.如权利要求3所述的烟气等速采样装置，其特征在于，所述测量室进气口的压力差值与射流泵的进气压力之间的关系模型表示为：
5.如权利要求4所述的烟气等速采样装置，其特征在于，若所述当前烟气流速大于2.5m/s时，所述控制模块将所述当前烟气流速代入采样速度与射流泵的进气压力值之间的关系模型，得到射流泵调整后的进气压力值，所述压力调节模块根据调整后的进气压力值，调节射流泵的进气压力，以使当前采样速度与当前烟气流速等速；
6.如权利要求4所述的烟气等速采样装置，其特征在于，若...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭杰，徐耀波，项金冬，王贝贝，高鹏飞，周鹏阳，王冲，詹昭，段永合，刘浩然，于志伟，唐怀武，
申请(专利权)人：杭州泽天春来科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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